(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う内燃機関において、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う際、過早着火の発生を可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行う。【解決手段】上記圧縮着火内燃機関において、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したとき（Ｓ１０２）、吸気系に実際に導入される実吸入空気量と予混合燃焼に適した理想吸入空気量とを求め（Ｓ１０４、Ｓ１０５）、両者を比較して実吸入空気量が理想吸入空気量以下となったときに（Ｓ１０６）、圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える（Ｓ１０７）。【選択図】  図４
2005299572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記圧縮着火内燃機関の吸気系へ導入される実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記圧縮着火内燃機関で行われる予混合燃焼に適した吸入空気量であって、該圧縮着火内燃機関の機関回転速度と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じた理想吸入空気量を算出する理想吸入空気量算出手段と、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、前記吸入空気量検出手段によって検出された実吸入空気量と前記理想吸入空気量算出手段によって算出された理想吸入空気量とを比較し、該実吸入空気量が該理想吸入空気量以下となったときに、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項２】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、該記圧縮着火内燃機関の機関回転速度と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じて決定される所定遅れ時間経過後、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項３】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われ
る予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が所定期間内に零とされることを推定、検出する燃料噴射量急減検出手段と、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合であって、前記燃料噴射量急減検出手段によって燃料噴射量が零とされると推定、検出された場合は、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替えない燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項４】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記気筒内の圧力を推定、検出する気筒内圧力検出手段と、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、前記気筒内圧力検出手段によって推定、検出された圧力の推移が冷炎反応の所定の終了状態を示す状態となった後に、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項５】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を圧縮行程上死点から遅角側の時期に移行するとともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射遅角制御手段と、
前記主噴射遅角制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該主噴射遅角制御手段による主噴射と早期噴射を中止し、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項６】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を予混合燃焼時の燃料噴射時期より進角側の時期に移行するととともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射進角制御手段と、
前記主噴射進角制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該主噴射進角制御手段による主噴射と早期噴射を中止し、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項７】
圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を圧縮行程上死点から遅角側の時期に移行するとともに圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射遅角制御と、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を予混合燃焼時の燃料噴射時期より進角側の時期に移行するととともに圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射進角制御との何れかを、該予混合燃焼領域への移行と判定された時点における該圧縮着火内燃機関の所定運転条件に基づいて実行する燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該燃料噴射を中止して前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項８】
前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記機関回転速度が所定回転速度以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該機関回転速度が前記所定回転速度を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うことを特徴とする請求項７に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項９】
前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関における吸入空気量であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記吸入空気量が所定量以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該吸入空気量が前記所定量を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うことを特徴とする請求項７に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１０】
前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関の気筒内圧力であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記気筒内圧力が所定圧力以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該気筒内圧力が前記所定圧力を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うことを特徴とする請求項７に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１１】
前記所定運転条件は、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量であって、
前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射量が所定噴射量以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該燃料噴射量が前記所定噴射量を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うことを特徴とする請求項７に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる予混合燃焼と拡散燃焼である通常燃焼とを行う圧縮着火内燃機関において、通常燃焼から予混合燃焼への切替を制御する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）において、ＮＯｘの抑制とスモークの抑制を目的として予混合燃焼を行う場合、該内燃機関の運転状態が高負荷運転状態となって機関負荷および機関回転速度が上昇するに従い、過早着火が生じる可能性が高くなる。そこで、該内燃機関の運転状態に基づいて、予混合燃焼を行うか通常燃焼を行うかを決定する。
【０００３】
また、内燃機関において予混合燃焼を行う場合と通常燃焼を行う場合とにおいて、再循環排気（いわゆるＥＧＲガスであって、既燃焼ガスを含む。）の気筒内への供給量が大きく異なる。即ち、予混合燃焼においては、過早着火を抑制するために通常燃焼時と比べて多量のＥＧＲガスが必要とされる。
【０００４】
ここで、内燃機関において運転状態に基づいて予混合燃焼と通常燃焼との燃焼切替を行う場合、燃料噴射時期を変更して燃焼を切り替えてもＥＧＲガス量が該燃焼に適した量に直ちに変更されないため、ＥＧＲガス過多による煤の発生が顕著となったり、ＥＧＲガス不足による過早着火が発生したりする虞がある。
【０００５】
そこで、内燃機関において予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える場合において、ＥＧＲガス量が燃焼の切替に適した量となったときに予混合燃焼と通常燃焼との切替を行う技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２８６８７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６８８０号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０２００号公報
【特許文献４】特開２００２−３２７６３８号公報
【特許文献５】特開平１１−３２４７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う内燃機関においては、予混合燃焼時の過早着火の発生を抑制するために、予混合燃焼時には比較的多量のＥＧＲガスを必要とする。従って、燃焼切替の条件である内燃機関の運転状態が予混合燃焼を行う条件であっても、予混合燃焼に適したＥＧＲガス量が気筒内に確保されていない状態で、燃料噴射時期を変更して予混合燃焼へ切り替えると、過早着火が発生する虞がある。
【０００７】
本発明では、上記した問題に鑑み、内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う内燃機関において、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う際、過早着火の発生を可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、先ず、内燃機関の吸気系に導入される吸入空気量に着目した。予混合燃焼時に発生する過早着火は、気筒内に供給される酸素量、即
ち吸入空気量に大きく影響されるからである。更に、気筒内に供給されるＥＧＲガス量は吸入空気量にも影響され、特に過給機による過給が行われているときはその影響が大きくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、第一に、圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁による燃料噴射と前記排気再循環装置によって再循環されるＥＧＲガス量を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、前記圧縮着火内燃機関の吸気系へ導入される実吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記圧縮着火内燃機関で行われる予混合燃焼に適した吸入空気量であって、該圧縮着火内燃機関の機関回転速度と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じた理想吸入空気量を算出する理想吸入空気量算出手段と、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、前記吸入空気量検出手段によって検出された実吸入空気量と前記理想吸入空気量算出手段によって算出された理想吸入空気量とを比較し、該実吸入空気量が該理想吸入空気量以下となったときに、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００１０】
上述の内燃機関においては、内燃機関の機関回転速度や機関負荷等によって決定される運転状態がどの燃焼領域に属するか、即ち燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域と通常燃焼が行われる通常燃焼領域との何れであるかによって、該内燃機関で行われる燃焼が決定される。この予混合燃焼領域および通常燃焼領域は、予混合燃焼時の過早着火の生じやすさ等に基づいて実験等で予め決定される。
【００１１】
ここで、上述の内燃機関において予混合燃焼を行う場合は、燃料噴射を圧縮行程上死点近傍の時期、即ち通常燃焼時の燃料噴射時期より早い時期に行って予混合気を形成する。更に、予混合燃焼時の過早着火を抑制すべく、ＥＧＲガス量を通常燃焼時より多量に気筒内に導入する。従って、通常燃焼と予混合燃焼との燃焼切替においては、主に燃料噴射時期の切替とＥＧＲガス量の切替が行われることになる。しかし、内燃機関の吸気系や排気再循環装置の容積等によって、ＥＧＲガス量を目的とする量まで切り替えるには一定の時間を要する。
【００１２】
このように内燃機関の運転状態が属する燃焼領域に応じて、通常燃焼と予混合燃焼を切り替えて行う内燃機関において、内燃機関の運転状態が通常燃焼領域から予混合燃焼領域へと移行した時点において直ちに燃料噴射時期を上述した所定の噴射時期に切り替えたとしても、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスが気筒内に供給されていない状態で予混合燃焼が行われることになるため、燃焼切替時に過早着火が発生する虞がある。
【００１３】
そこで、内燃機関の吸気系に導入される吸入空気量に着目して燃焼切替制御手段による燃焼切替を行う。ここで、燃焼切替制御手段によって実吸入空気量と理想吸入空気量との比較を行う。実吸入空気量とは、実際に内燃機関の吸気系に導入されている吸入空気量である。また、理想吸入空気量とは、予混合燃焼時に過早着火を可及的に抑制し得るＥＧＲガス量が気筒内に供給されるときの内燃機関の吸気系に導入される理想的な吸入空気量である。このように吸入空気量に着目するのは、該吸入空気量が、気筒内への供給ＥＧＲガ
ス量が大きく反映するパラメータであるとともに、即ち予混合燃焼時の過早着火の可能性を顕著に示すパラメータであるとともに、内燃機関において比較的容易に検出し得るパラメータであって、本発明に係る燃焼切替制御システムを比較的容易に構成し得るからである。
【００１４】
そこで、燃焼切替制御手段の上記比較において、実吸入空気量が理想吸入空気量を超えるときは、気筒内に予混合燃焼時の過早着火を抑制し得るに十分な量のＥＧＲガスが供給されていないことを意味する。従って、このような場合には、たとえ内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属している場合であっても、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行わない。そして、実吸入空気量が理想吸入空気量以下となって初めて、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行うことで、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００１５】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、運転状態が予混合燃焼領域に属したと判定されてから実際に予混合燃焼に切り替えるまでの経過時間に着目した。この経過時間によって気筒内に供給されるＥＧＲガスが予混合燃焼に適した量に変化するからである。
【００１６】
そこで、第二に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、該圧縮着火内燃機関の機関回転速度と前記燃料噴射弁からの燃料噴射量に応じて決定される所定遅れ時間経過後、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００１７】
ここで、所定遅れ時間とは、内燃機関での燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えるに際して、気筒内に供給されるＥＧＲガス量を予混合燃焼に適した量へ移行するために要する時間である。この所定遅れ時間は、気筒内への供給ＥＧＲガス量に大きな関連性を有する内燃機関の機関回転速度と燃料噴射量、即ち機関負荷によって決定される。
【００１８】
従って、上記の燃焼切替制御手段においては、たとえ内燃機関の運転状態が通常燃焼領域から予混合燃焼領域に属するようになったとしても直ちには燃焼切替を行わずに、予混合燃焼領域へ属すると判断された時点から所定遅れ時間の経過を待って、即ち気筒への供給ＥＧＲガス量の適正化を待って、予混合燃焼への切替を行う。これにより、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００１９】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、燃料噴射量が急激に零となる状態に着目した。燃料噴射量が急激に零となることで、短時間の間のみ内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域に属する場合が発生し、過早着火が生じる虞があるからである。
【００２０】
そこで、第三に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が所定期間内に零とされることを推定、検出する燃料噴射量急減検出手段と、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合であって、前記燃料噴射量急減検出手段によって燃料噴射量が零とされると推定、検出された場合は、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替えない燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００２１】
燃料噴射量急減検出手段は、内燃機関において燃料噴射量が短時間の間に零にまで急減
されるか否かを推定、検出するものである。燃料噴射量が零となるとき、例えば減速時にいわゆるフューエルカットが行われるときには、内燃機関においては燃焼が行われないように、燃料噴射量が制御される。しかし、通常燃焼が行われている状態から燃料噴射量が急激に零となっても、短時間において燃料は零へと減少していく過程で内燃機関の運転状態が瞬時ながらも予混合燃焼領域に属している状態が形成される。このとき、内燃機関の燃焼を予混合燃焼へ切り替えると、気筒内へのＥＧＲガス量が適正量へとならずに過早着火が発生し燃焼騒音が顕著となる虞がある。そこで、このような場合には、燃焼切替制御手段によって、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行わないようにすることで、過早着火の発生を抑制し、以て燃焼切替による騒音の発生を抑制し得る。
【００２２】
従って、上記の所定期間とは、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が予混合燃焼に適した量に十分に変化し得ない程度に短い期間をいう。
【００２３】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、気筒内の圧力変動に着目した。気筒内の圧力変動によって、過早着火と関わりのある燃焼サイクルにおける冷炎反応の状態を確認することが可能となるからである。
【００２４】
そこで、第四に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記気筒内の圧力を推定、検出する気筒内圧力検出手段と、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、前記気筒内圧力検出手段によって推定、検出された圧力の推移が冷炎反応の所定の終了状態を示す状態となった後に、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００２５】
ここで、内燃機関において過早着火が起こらずに燃焼が安定しているときは、燃焼サイクルにおいて低酸化反応である冷炎反応が発生した後、一旦終了し、その後比較的大きな燃焼である高酸化反応が起こる。しかし、過早着火が発生しているときは、低酸化反応である冷炎反応が終了せずにそのまま高酸化反応へと移行し、目的とする燃焼時期より早い時期おいて、気筒内圧力がピーク値を迎える。
【００２６】
そこで、気筒内圧力検出手段によって推定、検出される気筒内の圧力の推移から、気筒内での燃焼サイクルにおける冷炎反応の終了状態を推定、検出することで、気筒内のＥＧＲガス量が予混合燃焼に適した量に移行しているか否かを判断し得る。従って、上記の所定の終了状態とは、上述したように冷炎反応の終了状態が過早着火が発生する虞がない状態であることを意味する。
【００２７】
従って、上記の燃焼切替制御手段においては、たとえ内燃機関の運転状態が通常燃焼領域から予混合燃焼領域に属するようになったとしても直ちには燃焼切替を行わずに、気筒内の燃焼サイクルにおける冷炎反応の終了状態に応じて予混合燃焼への切替を行う。これにより、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００２８】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の時期に行う主噴射に着目した。主噴射時期を制御することで、気筒内に供給するＥＧＲガス量、特に二酸化炭素量を増量することが可能となるからである。
【００２９】
そこで、第五に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を圧縮行程上死点から遅角
側の時期に移行するとともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射遅角制御手段と、前記主噴射遅角制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該主噴射遅角制御手段による主噴射と早期噴射を中止し、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００３０】
主噴射遅角制御手段は、上記主噴射を圧縮上死点より遅角側の時期に移行するとともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う二段噴射を行うことを特徴とする。この二段噴射での遅角側に移行された主噴射によって、通常燃焼から予混合燃焼への切替時に要求されるＥＧＲガスとなる二酸化炭素の発生を促進させて予混合燃焼への切替をより円滑に行うことが可能となる。尚、主噴射の遅角量は、気筒内の燃焼が失火状態とならない範囲で行うのが好ましい。また、早期噴射は、通常噴射における噴射時期と予混合燃焼における噴射時期との間に位置する燃料噴射であるため、予混合燃焼へのより円滑な切替に寄与する。
【００３１】
そして、主噴射遅角制御手段による燃料噴射（遅角された主噴射と早期噴射）は、通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えられる際の過渡的な燃料噴射であり、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となるまで行われる。そこで、燃焼切替制御手段は、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となる前記所定期間の経過を待って、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う。これにより、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００３２】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、第五の発明と同様に、通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の時期に行う主噴射に着目した。主噴射時期を制御することで、気筒内に供給するＥＧＲガス量、特に二酸化炭素量を増量することが可能となるからである。
【００３３】
そこで、第六に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を予混合燃焼時の燃料噴射時期より進角側の時期に移行するととともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射進角制御手段と、前記主噴射進角制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該主噴射進角制御手段による主噴射と早期噴射を中止し、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００３４】
主噴射進角制御手段は、上記主噴射を予混合燃焼時の噴射時期より進角側の時期に移行するとともに、圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う二段噴射を行うことを特徴とする。この二段噴射での進角側に移行された主噴射によって、通常燃焼から予混合燃焼への切替時に要求されるＥＧＲガスとなる二酸化炭素の発生を促進させて予混合燃焼への切替をより円滑に行うことが可能となる。また、早期噴射は、通常噴射における噴射時期と予混合燃焼における噴射時期との間に位置する燃料噴射であるため、予混合燃焼への円滑な切替に寄与する。
【００３５】
即ち、主噴射進角制御手段による燃料噴射（進角された主噴射と早期噴射）は、通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えられる際の過渡的な燃料噴射であり、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となるまで行われる。そこで、燃焼切替制御手段は、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となる前記所定期間
の経過を待って、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う。これにより、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００３６】
次に、本発明は、上記した課題を解決するために、第五、第六の発明と同様に、通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の時期に行う主噴射に着目した。主噴射時期を制御することで、気筒内に供給するＥＧＲガス量、特に二酸化炭素量を増量することが可能となるからである。
【００３７】
そこで、第七に、本発明は、上述の圧縮着火内燃機関において、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、通常燃焼が行われる通常燃焼領域から予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域へ移行したと判定された場合、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を圧縮行程上死点から遅角側の時期に移行するとともに圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射遅角制御と、通常燃焼時に圧縮行程上死点近傍の時期に行われる主噴射の噴射時期を予混合燃焼時の燃料噴射時期より進角側の時期に移行するととともに圧縮行程上死点より進角側の時期であって予混合燃焼時の燃料噴射時期より遅角側の時期に早期噴射を行う主噴射進角制御との何れかを、該予混合燃焼領域への移行と判定された時点における該圧縮着火内燃機関の所定運転条件に基づいて実行する燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射制御手段による燃料噴射を所定期間行った後、該燃料噴射を中止して前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段と、を備える圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムである。
【００３８】
上記の主噴射遅角制御による燃料噴射は、上述した第五の発明における主噴射遅角制御手段による燃料噴射と同じである。また、上記の主噴射進角制御による燃料噴射は、上述した第六の発明における主噴射進角制御手段による燃料噴射と同じである。
【００３９】
ここで、主噴射遅角制御による主噴射は、圧縮行程上死点より遅角側の時期に行われるため、燃焼が失火状態となり不安定となる虞がある。一方で、燃料噴射時において圧縮行程上死点を経過しているため噴射燃料が気筒内壁面に付着する虞はなく、また過早着火を考慮する必要もないため、比較的多量の燃料を噴射してより多くの二酸化炭素を発生させることが可能である。
【００４０】
また、主噴射進角制御による主噴射は、予混合噴射時の噴射時期よりも進角側の時期に行われるため、該噴射によって予混合気を形成することになり、燃焼が失火状態となって不安定となる可能性は低い。しかし、噴射燃料の気筒内壁面への付着や過早着火の虞があるため、燃料噴射量を比較的多くして多量の二酸化炭素の発生は困難となる。
【００４１】
従って、主噴射遅角制御による燃料噴射は、燃焼不安定を招く虞はあるものの比較的多量の二酸化炭素の供給が可能となる一方で、主噴射進角制御による燃料噴射は、燃焼の安定性は見込めるものの多量の二酸化炭素の供給は困難である。そこで、燃料噴射制御によって、予混合燃焼領域への移行と判定された時点における内燃機関の所定運転条件に基づいて、いずれの制御による燃料噴射を行うべきかが決定される。即ち、内燃機関の所定条件において安定燃焼が見込まれる場合には、主噴射遅角制御による燃料噴射を行って可及的に多量の二酸化炭素を供給し、内燃機関の所定条件において安定燃焼が見込まれない場合は、燃焼が不安定となるのを回避すべく、主噴射進角制御による燃料噴射を行い燃焼の安定化を優先させる。従って、内燃機関の所定運転条件とは、内燃機関での燃焼の安定性に関連する条件である。
【００４２】
そして、上述したように主噴射遅角制御による燃料噴射と主噴射進角制御による燃料噴
射は、通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えられる際の過渡的な燃料噴射であり、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となるまで行われる。そこで、燃焼切替制御手段は、予混合燃焼に適した量のＥＧＲガスを気筒内に供給できる状態となる前記所定期間の経過を待って、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う。これにより、燃焼切替時の過早着火を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。
【００４３】
ここで、上述の第七の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関の機関回転速度であって、前記燃料噴射制御手段は、前記機関回転速度が所定回転速度以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該機関回転速度が前記所定回転速度を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うようにしてもよい。これは、機関回転速度が上昇すると気筒内への吸入空気量が増えるため、内燃機関での燃焼が不安定となる可能性が高くなることに依る。尚、前記所定回転速度は、内燃機関の燃焼が不安定となる可能性が高くなると判定するための機関回転速度の閾値である。
【００４４】
また、上述の第七の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関における吸入空気量であって、前記燃料噴射制御手段は、前記吸入空気量が所定量以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該吸入空気量が前記所定量を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うようにしてもよい。これは、吸入空気量が増えることで、内燃機関での燃焼が不安定となる可能性が高くなることに依る。尚、前記所定量は、内燃機関の燃焼が不安定となる可能性が高くなると判定するための吸入空気量の閾値である。
【００４５】
また、上述の第七の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記所定運転条件は、前記圧縮着火内燃機関の気筒内圧力であって、前記燃料噴射制御手段は、前記気筒内圧力が所定圧力以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該気筒内圧力が前記所定圧力を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うようにしてもよい。これは、気筒内圧力が高くなることで、内燃機関での燃焼が不安定となる可能性が高くなることに依る。尚、前記所定圧力は、内燃機関の燃焼が不安定となる可能性が高くなると判定するための気筒内圧力の閾値である。
【００４６】
また、上述の第七の発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記所定運転条件は、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量であって、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射量が所定噴射量以下であるときは前記主噴射遅角制御による燃料噴射を行い、該燃料噴射量が前記所定噴射量を超えるときは前記主噴射進角制御による燃料噴射を行うようにしてもよい。これは、燃料噴射量が多くなることで、内燃機関での燃焼が不安定となる可能性が高くなることに依る。尚、前記所定噴射量は、内燃機関の燃焼が不安定となる可能性が高くなると判定するための燃料噴射量の閾値である。
【発明の効果】
【００４７】
内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う内燃機関において、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行う際、過早着火の発生を可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
ここで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４９】
図１は、本発明が適用される内燃機関１およびその制御系統の概略構成を表すブロック
図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、燃料を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管は排気ポートを介して燃焼室に接続される。ここで、吸気ポートおよび排気ポートには、各々吸気弁および排気弁が設けられている。
【００５０】
また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。更に、吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、吸気管８内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が、更に吸気絞り弁１０の上流側には、吸気管８を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ９が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。一方、内燃機関１には、ＥＧＲ装置２１が設けられている。ＥＧＲ装置２１は排気枝管１２を流れる排気の一部を吸気枝管７へ再循環させる。ＥＧＲ装置２１は、排気枝管１２（上流側）から吸気枝管７（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に上流側から順に設けられたＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲガスの流量調整用のＥＧＲ弁２４と、から構成される。
【００５１】
エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する過給機１６のコンプレッサ側が設けられ、排気枝管１２には過給機１６のタービン側が設けられている。ここで、過給機１６は、図２に示すように、低圧側過給機１６ｂと高圧側過給機１６ａが直列に構成される二段過給機である。先ず、排気によって低圧側過給機１６ｂによって一段階目の過給圧に加圧された後に下流の吸気管に設けられた吸気冷却用のインタークーラ１６ｃによって冷却され、更に高圧側過給機１６ａによって目的の過給圧へと加圧される。ここで、過給機１６における高圧側過給機１６ａは、いわゆる可変容量型遠心過給機であって、高圧側過給機１６ａの可変ノズルの開度が調整されることで、最終的に到達する過給圧を細かく調整することが可能となる。
【００５２】
また、過給機１６の高圧側過給機１６ａのタービン側に排気が流入するのを回避するためのバイパス路１７が、高圧側過給機１６ａの上流側の排気枝管１２の部位から、高圧側過給機１６ａのタービン側と低圧側過給機１６ｂのタービン側の間の排気通路の部位へと繋がっている。そして、後者の部位にはバイパス通路１７における排気の流れを制御する流路切替弁１８が設けられている。従って、流路切替弁１８が閉弁しているときは、排気は、高圧側過給機１６ａ、低圧側過給機１６ｂのタービン側に順次流れ込むことで、内燃機関１において比較的高い過給圧を発生させる。一方で、流路切替弁１８が開弁しているときは、排気は高圧側過給機１６ａのタービン側には流れ込まずに低圧側過給機１６ｂのタービン側にのみ流れ込む。そのため、内燃機関１において比較的低い過給圧を発生させる。流路切替弁１８による排気の流れの切替は、内燃機関１での燃焼に応じて行われ、その制御の詳細については後述する。
【００５３】
図１に戻って、過給機１６より下流の吸気管８には、過給機１６における高圧側過給機１６ａによって加圧されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ１５が設けられている。また、過給機１６のタービン側は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する排気浄化触媒１４が設けられている。
【００５４】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件
や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００５５】
ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３における燃料の噴射時期および噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御され、以て内燃機関１において予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。内燃機関１で行われる燃焼制御につては、後述する。また、ＥＧＲ弁２４、アクチュエータ１１、高圧側過給機１６ａの可変ノズルの開度、流路切替弁１８の開閉等も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。
【００５６】
更に、アクセル開度センサ２６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ２５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。
【００５７】
更に、エアフローメータ９がＥＣＵ２０と電気的に接続され、吸気管８を流れる吸入空気量をＥＣＵ２０が取得する。また、気筒２内の圧力を検出する気筒内圧力センサ２７が設けられており、ＥＣＵ２０と電気的に接続されることで、ＥＣＵ２０は気筒内圧力を取得する。
【００５８】
ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼との切替が行われる。図３に、内燃機関１の運転状態の属する燃焼領域と内燃機関１で行われる燃焼との関係を示す。尚、図３に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。ここで、内燃機関１の運転状態は機関回転速度と機関負荷とで表され、低負荷側の予混合燃焼領域Ｒ１（線Ｌ１２で囲われる領域）、高負荷側の通常燃焼領域Ｒ２（線Ｌ１１と線Ｌ１２とで囲われる領域）の何れかの燃焼領域に属する。
【００５９】
内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が高くなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る予混合燃焼領域Ｒ１に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる通常燃焼領域Ｒ２に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで過早着火の発生を抑制するとともに、高機関出力の発揮を図る。
【００６０】
上述したように、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期（以下、「予混合燃焼噴射時期」という）において燃料噴射弁３から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。ここで、予混合燃焼時の過早着火を抑制するために、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属すると、ＥＣＵ２０によってＥＧＲ弁２４の開度が、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属する場合よりも開き側に制御され、より多くのＥＧＲガスが吸気枝管７を経て気筒２内に供給される。
【００６１】
ここで、内燃機関１において予混合燃焼が行われるときは、気筒２内に吸気を導入すべく比較的高い過給圧が要求される。そこで、予混合燃焼時には、流路切替弁１８を閉弁状態として内燃機関１における過給圧を上昇させる。一方で、通常燃焼時は、排気枝管１２
内の排気圧の上昇に伴う燃焼状態の悪化を回避するために流路切替弁１８を開弁状態とする。
【００６２】
このように構成される内燃機関１において、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域が通常燃焼領域Ｒ２から予混合燃焼領域Ｒ１へ変化したとき、ＥＣＵ２０からの噴射指令によって燃料噴射時期を直ちに予混合燃焼噴射時期に変更可能であるが、ＥＣＵ２０からの指令によってＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼に適した開き側の開度に制御されても、吸気枝管７やＥＧＲ通路２２の容積等によって気筒２内に供給されるＥＧＲガス量は予混合燃焼に適したＥＧＲガス量に直ちに変化はしない。そのような状態で、燃料噴射時期を予混合燃焼噴射時期とすると、適正なＥＧＲガス量が供給されていない気筒２内において予混合燃焼が行われる結果、過早着火が生じ、燃焼騒音が顕著となる。
【００６３】
そこで、内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切り替えを行う際に、過早着火の発生を抑制してより円滑な燃焼切替を行うべく、図４に示す燃焼切替制御が行われる。以下に、燃焼切替制御について説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００６４】
Ｓ１０１では、内燃機関１の機関回転速度と機関負荷で表される運転状態が、通常燃焼領域Ｒ２に属しているか否かが判定される。該運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属していると判定されるとＳ１０２へ進み、該運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属していないと判定されると本制御を終了する。
【００６５】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で通常燃焼領域Ｒ２に属していると判定された内燃機関１の運転状態が、予混合燃焼領域Ｒ１に移行したか否かが判定される。即ち、内燃機関１での燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替える一つの条件である燃焼領域の変更が生じたかを判定する。該運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に移行したと判定されると、Ｓ１０３へ進む。該運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に移行していないと判定されると、本制御を終了する。
【００６６】
Ｓ１０３では、予混合燃焼に適したＥＧＲ量を気筒２内に供給すべく、ＥＧＲ弁２４の開度を該ＥＧＲ量に対応した開度（以下、「予混合燃焼開度」という）に調整する。上述したように、予混合燃焼時においては、通常燃焼時よりも過早着火の抑制のために比較的多量のＥＧＲガスが必要とされることに依る。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００６７】
Ｓ１０４では、エアフローメータ９からの信号に基づいて、吸気管８を実際に流れる吸入空気量Ｇａを検出する。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００６８】
Ｓ１０５では、内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射弁３からの燃料噴射量に基づいて理想吸入空気量Ｇｉを算出する。ここで、理想吸入空気量Ｇｉは、内燃機関１において予混合燃焼を行うに際して過早着火を可及的に抑制し得るＥＧＲガス量が気筒２内に供給されるときの、吸気管８を流れる理想的な吸入空気量である。
【００６９】
そして、この理想吸入空気量Ｇｉは、内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射弁３からの燃料噴射量と密接な関係を有する。具体的には、機関回転速度が上昇するに従い理想吸入空気量Ｇｉは増加し、また燃料噴射量が増加するに従い理想吸入空気量Ｇｉは増加する関係となる。そこで、この機関回転速度、燃料噴射量および理想吸入空気量Ｇｉとの関係をマップ形式でＥＣＵ２０内に格納し、機関回転速度と燃料噴射量をパラメータとして該マップにアクセスすることで、理想吸入空気量Ｇｉの算出を行う。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。
【００７０】
Ｓ１０６では、Ｓ１０４で検出された実吸入空気量ＧａがＳ１０５で算出された理想吸入空気量Ｇｉ以下となっているか否かが判定される。即ち、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が、内燃機関１で行われる予混合燃焼に適した量になっているか否かが吸入空気量を介して判定される。このように吸入空気量に着目するのは、該吸入空気量が予混合燃焼時の過早着火の可能性を顕著に示すパラメータであるとともに、内燃機関１においてエアフローメータ９によって比較的容易に検出されるパラメータであるからである。実吸入空気量Ｇａが理想吸入空気量Ｇｉ以下となっていると判定されると、Ｓ１０７進む。一方で、実吸入空気量Ｇａが理想吸入空気量Ｇｉを超えると判定されると、Ｓ１０４以降の処理が再び行われる。
【００７１】
Ｓ１０７では、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期を、通常燃焼における噴射時期、即ち圧縮行程上死点近傍での噴射時期から予混合燃焼噴射時期に切り替えることで、内燃機関１で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替える。Ｓ１０７の処理後、本制御を終了する。
【００７２】
本制御によると、吸気管８を流れる吸入空気量に着目して燃焼切替のタイミングを制御することで、燃焼切替時における過早着火の発生を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。尚、本制御において、主にＳ１０４の処理が本発明における吸入空気量検出手段に相当し、主にＳ１０５の処理が本発明における理想吸入空気量算出手段に相当し、主にＳ１０６、Ｓ１０７の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【実施例２】
【００７３】
次に、図１に示す内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図５に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図４に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施例においては、Ｓ１０３の処理が終了するとＳ２０１へ進む。Ｓ２０１では、所定遅れ時間Ｄｔを算出する。ここで、所定遅れ時間Ｄｔとは、内燃機関１での燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えるに際して、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量を予混合燃焼に適した量へ移行するために要する時間である。この所定遅れ時間Ｄｔは、気筒２内への供給ＥＧＲガス量に大きな関連性を有する内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射弁３からの燃料噴射量によって決定される。
【００７５】
具体的には、機関回転速度が上昇するに従い所定遅れ時間Ｄｔは短くなり、また燃料噴射量が増加するに従い所定遅れ時間Ｄｔは短くなる関係となる。そこで、この機関回転速度、燃料噴射量および所定遅れ時間Ｄｔとの関係をマップ形式でＥＣＵ２０内に格納し、現時点における機関回転速度と燃料噴射量をパラメータとして該マップにアクセスすることで、所定遅れ時間Ｄｔの算出を行う。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。
【００７６】
Ｓ２０２では、Ｓ１０３においてＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼開度へ調整されてから、Ｓ２０１で算出された所定遅れ時間Ｄｔを経過しているか否かが判定される。即ち、気筒２内に予混合燃焼に適した量のＥＧＲガス量が供給されている状態となっているか否かが判定される。所定時間Ｄｔが経過していると判定されるとＳ１０７へ進み、所定時間Ｄｔが経過していないと判定されるとＳ２０１以降の処理が再び行われる。
【００７７】
本制御によると、ＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼開度に調整されてからの経過時間に着目して燃焼切替のタイミングを制御することで、燃焼切替時における過早着火の発生を
抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。尚、本制御において、主にＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ１０７の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【実施例３】
【００７８】
次に、図１に示す内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図６に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図４に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００７９】
本実施例においては、Ｓ１０２において通常燃焼領域Ｒ２に属していた内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１へ移行したと判定されるとＳ３０１へ進む。Ｓ３０１では、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が急激に零まで減少するか否かを検出する。具体的には、所定期間において燃料噴射量が零まで減少するか否かが判定される。ここで、所定期間とは、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が予混合燃焼に適した量に十分に変化し得ない程度に短い期間をいう。尚、直接に燃料噴射量が零となるのを検出する代わりに、アクセル開度センサ２６からの信号に基づいてアクセル開度が零となるのを検出してもよい。
【００８０】
ここで、燃料噴射量が所定期間で零となるときとして、例えば減速時にいわゆるフューエルカットが行われるときが例示できる。フューエルカットが行われるときは、内燃機関１において燃焼を行う必要がないが、通常燃焼が行われている状態から燃料噴射量が急激に零となっても、所定期間の短い期間においては、燃料が零へと減少していく過程で内燃機関の運転状態が瞬時ながらも予混合燃焼領域Ｒ１に属している状態となる。このとき、内燃機関の燃焼を予混合燃焼へ切り替えると、気筒２内へのＥＧＲガス量が適正量へとならずに過早着火が発生し燃焼騒音が顕著となる虞がある。そこで、このような場合には、予混合燃焼への燃焼切替を行わうことなく、フューエルカット状態へと移行する。
【００８１】
そこで、Ｓ３０１において、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が急激に零まで減少すると判定されると、本制御を終了する。また、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が急激に零まで減少しないと判定されると、Ｓ１０３以降の処理が行われる。本制御によると、燃料噴射弁３からの燃料噴射量が急激に零まで減少するときは、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行わないようにすることで、過早着火の発生を抑制し、以て燃焼切替による騒音の発生を抑制し得る。尚、本制御において、主にＳ３０１の処理が本発明における燃料噴射量急減検出手段に相当し、Ｓ３０１の判断に従って本制御を終了する処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【実施例４】
【００８２】
次に、図１に示す内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図７に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図４に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００８３】
本実施例においては、Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ４０１へ進む。Ｓ４０１では、気筒内圧力センサ２７からの信号に基づいて、気筒２内の圧力の推移を検出する。Ｓ４０１の処理が終了すると、Ｓ４０２へ進む。
【００８４】
Ｓ４０２では、気筒２内での燃焼サイクルにおいて冷炎反応が所定の終了状態を迎えたか否かが、Ｓ４０１で検出された気筒２内の圧力推移から判定される。ここで、図８に基づいて、気筒２内の圧力推移と冷炎反応との関係を説明する。図８の横軸は、気筒２にお
けるクランクアングルを示し、縦軸は、気筒２内の圧力を示す。
【００８５】
図８中線Ｌ１３（実線）で示される圧力推移は、気筒２内での燃焼において過早着火が生じていないときの圧力推移であり、図８中線Ｌ１４（点線）で示される圧力推移は、気筒２内での燃焼において過早着火が生じているときの圧力推移である。ここで、図８中のＣ１部分（点線の円で囲われた部分）の圧力推移が、燃焼サイクルにおいて冷炎反応が発生しているときの推移を表している。過早着火が生じていないときはこの冷炎反応が一度終了し、その後再び圧縮行程上死点近傍（図８中、ＴＤＣで表される時期）において高酸化反応が生じて気筒２内の圧力が大きく上昇する。一方で、過早着火が生じているときはこの冷炎反応がＬ１３で表されるように終了せずに冷炎反応からそのまま高酸化反応へと移行して、ＴＤＣより早い時期において気筒２内の圧力が大きく上昇する。
【００８６】
そこで、Ｓ４０２では、燃焼サイクルにおける冷炎反応が線Ｌ１３に示すような所定の終了状態を迎えるか否かによって、換言すると、気筒２内の圧力推移において、冷炎反応による圧力上昇が一度終了しその後に再び高酸化反応による圧力上昇が生じる圧力推移が検出されるか否かによって、気筒２に供給されるＥＧＲガス量が予混合燃焼に適した量となっているか否かを判定する。従って、気筒２内での燃焼サイクルにおいて冷炎反応が所定の終了状態を迎えたと判定されるとＳ１０７へ進み、該冷炎反応が所定の終了状態を迎えていないと判定されるとＳ４０１以降の処理が再び行われる。
【００８７】
本制御によると、気筒２内の圧力推移、特に燃焼サイクルにおける冷炎反応の終了状態に着目して燃焼切替のタイミングを制御することで、燃焼切替時における過早着火の発生を抑制し、より円滑な燃焼切替を達成し得る。尚、本制御において、主にＳ４０１の処理が本発明における気筒内圧力検出手段に相当し、主にＳ４０２、Ｓ１０７の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【実施例５】
【００８８】
次に、図１に示す内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図９に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図４に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００８９】
本実施例においては、Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ５０１へ進む。Ｓ５０１では機関回転速度が基準値Ｎｅ０以下であるか否かが判定される。ここで、基準値Ｎｅ０は、内燃機関１での燃焼の安定性を判定するための機関回転速度に関する基準値であり、後述する主噴射遅角制御もしくは主噴射進角制御のいずれかの制御を実行するかを決定するための基準値である。Ｓ５０１で、機関回転速度が基準値Ｎｅ０以下であると判定されると、Ｓ５０２へ進む。一方で、機関回転速度が基準値Ｎｅ０を超えると判定されると、Ｓ５０５へ進む。
【００９０】
Ｓ５０２では、主噴射遅角制御を行う。ここで、図１０に基づいて主噴射遅角制御について説明する。図１０の横軸は気筒２におけるクランクアングルを示し、図中のＴＤＣは圧縮行程上死点を意味する。また、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における矩形は、燃料噴射弁３からの燃料噴射を概略的に示したものである。ここで、図１０（ａ）は、内燃機関１で通常燃焼が行われるときの燃料噴射を示し、ＴＤＣ近傍の噴射ＩＮＪ＿Ｓによって拡散燃焼が行われる。また、図１０（ｃ）は、内燃機関１で予混合燃焼が行われるときの燃料噴射を示し、圧縮行程中期での予混合燃焼噴射時期における噴射ＩＮＪ＿Ｈによって予混合気が形成されて予混合燃焼が行われる。
【００９１】
そして、図１０（ｂ）に示す燃料噴射が主噴射遅角制御による燃料噴射である。図１０（ａ）で表される通常燃焼の燃料噴射から図１０（ｃ）で表される予混合燃焼の切替において、Ｓ５０２で過渡的に図１０（ｂ）で表される主噴射遅角制御による燃料噴射が行われる。主噴射遅角制御による燃料噴射においては、通常燃焼における主噴射であるＩＮＪ＿Ｓの噴射時期をＴＤＣより遅角側の時期として噴射ＩＮＪ２を行うとともに、予混合燃焼噴射時期における噴射ＩＮＪ＿Ｈより遅角側の時期であってＴＤＣより進角側の時期における噴射ＩＮＪ１を行う。
【００９２】
主噴射遅角制御での主噴射ＩＮＪ２によって、通常燃焼から予混合燃焼への切替時に要求される、ＥＧＲガスとなる二酸化炭素の発生を促進させて予混合燃焼への切替をより円滑に行うことが可能となる。また、早期噴射ＩＮＪ１は、通常噴射における噴射時期と予混合燃焼における噴射時期との間に位置する燃料噴射であるため、予混合燃焼へのより円滑な切替に寄与する。この主噴射ＩＮＪ２については、主噴射の燃料噴射時において圧縮行程上死点を経過しているため噴射燃料が気筒内壁面に付着する虞はなく、また過早着火を考慮する必要もないため、比較的多量の燃料を噴射してより多くの二酸化炭素を発生させることが可能である。
【００９３】
しかし、主噴射ＩＮＪ２は、圧縮行程上死点より遅角側の時期に行われるため、噴射時期が遅角側に移行しすぎると、燃焼が失火状態となり不安定となる虞がある。そこで、内燃機関の燃焼の安定性が不安定となるような、内燃機関１の運転条件が成立している場合には、主噴射遅角制御による燃料噴射は好ましくない。そこで、本実施例においては、該運転条件を機関回転速度とし、機関回転速度が基準値Ｎｅ０以下であって燃焼が安定し得る場合には、Ｓ５０２において主噴射遅角制御による燃料噴射が行われる。このＳ５０２における処理が、本発明における主噴射遅角制御手段に相当する。そして、Ｓ５０２の処理が終了すると、Ｓ５０３へ進む。
【００９４】
Ｓ５０３では、所定遅れ時間Ｄｔ１を算出する。ここで、所定遅れ時間Ｄｔ１とは、内燃機関１での燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えるに際して、ＥＧＲ弁２４の開度を予混合燃焼開度にするとともに主噴射遅角制御による燃料噴射を行うことで、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量を予混合燃焼に適した量へ移行するために要する時間である。この所定遅れ時間Ｄｔ１は、上述したＳ２０１における処理と同様に、気筒２内への供給ＥＧＲガス量に大きな関連性を有する内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射弁３からの燃料噴射量によって決定される。Ｓ５０３の処理が終了すると、Ｓ５０４へ進む。
【００９５】
Ｓ５０４では、Ｓ１０３においてＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼開度へ調整されてから、Ｓ５０３で算出された所定遅れ時間Ｄｔ１を経過しているか否かが判定される。即ち、気筒２内に予混合燃焼に適した量のＥＧＲガス量が供給されている状態となっているか否かが判定される。所定時間Ｄｔ１が経過していると判定されるとＳ１０７へ進み、所定時間Ｄｔ１が経過していないと判定されるとＳ５０２以降の処理が再び行われる。
【００９６】
次に、Ｓ５０５では、主噴射進角制御を行う。ここで、図１１に基づいて主噴射進角制御について説明する。図１１の横軸は気筒２におけるクランクアングルを示し、図中のＴＤＣは圧縮行程上死点を意味する。また、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）における矩形は、燃料噴射弁３からの燃料噴射を概略的に示したものであり、図１１（ａ）と（ｃ）は、上述した図１０（ａ）と（ｃ）同一である。
【００９７】
そして、図１１（ｂ）に示す燃料噴射が、主噴射進角制御による燃料噴射である。図１１（ａ）で表される通常燃焼の燃料噴射から図１１（ｃ）で表される予混合燃焼への切替において、Ｓ５０５で過渡的に図１１（ｂ）で表される主噴射進角制御による燃料噴射が行われる。主噴射進角制御による燃料噴射においては、通常燃焼における主噴射であるＩ
ＮＪ＿Ｓの噴射時期を予混合燃焼噴射時期における噴射ＩＮＪ＿Ｈより進角側の時期として噴射ＩＮＪ３を行うとともに、予混合燃焼噴射時期における噴射ＩＮＪ＿Ｈより遅角側の時期であってＴＤＣより進角側の時期における噴射ＩＮＪ４を行う。
【００９８】
主噴射進角制御での主噴射ＩＮＪ３によって、通常燃焼から予混合燃焼への切替時に要求される、ＥＧＲガスとなる二酸化炭素の発生を促進させて予混合燃焼への切替をより円滑に行うことが可能となる。また、早期噴射ＩＮＪ１は、通常噴射における噴射時期と予混合燃焼における噴射時期との間に位置する燃料噴射であるため、予混合燃焼へのより円滑な切替に寄与する。この主噴射ＩＮＪ３については、燃料噴射時期が比較的早いため、噴射燃料が気筒２の内壁面に付着する虞があり、主噴射ＩＮＪ３における燃料噴射量を増加して比較的多量の二酸化炭素を発生させることは困難である。
【００９９】
しかし、主噴射ＩＮＪ３は、予混合噴射時の噴射時期よりも進角側の時期に行われるため、該噴射によって予混合気を形成することになり、燃焼が失火状態となって不安定となる可能性は低い。そこで、上述したように、内燃機関の燃焼の安定性が不安定となるような、内燃機関１の運転条件が成立している場合には、主噴射遅角制御による燃料噴射は好ましくないため、そのような場合には主噴射進角制御を行うことで、燃焼状態が不安定となるのを可及的に回避する。本実施例においては、該運転条件を機関回転速度とし、機関回転速度が基準値Ｎｅ０を超えて燃焼が不安定となり得る場合には、Ｓ５０５において主噴射進角制御による燃料噴射が行われる。このＳ５０２における処理が、本発明における主噴射進角制御手段に相当する。Ｓ５０５の処理が終了すると、Ｓ５０６へ進む。
【０１００】
Ｓ５０６では、所定遅れ時間Ｄｔ２を算出する。ここで、所定遅れ時間Ｄｔ２とは、内燃機関１での燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替えるに際して、ＥＧＲ弁２４の開度を予混合燃焼開度にするとともに主噴射進角制御による燃料噴射を行うことで、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量を予混合燃焼に適した量へ移行するために要する時間である。この所定遅れ時間Ｄｔ２は、上述したＳ２０１における処理と同様に、気筒２内への供給ＥＧＲガス量に大きな関連性を有する内燃機関１の機関回転速度と燃料噴射弁３からの燃料噴射量によって決定される。Ｓ５０６の処理が終了すると、Ｓ５０７へ進む。
【０１０１】
Ｓ５０７では、Ｓ１０３においてＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼開度へ調整されてから、Ｓ５０６で算出された所定遅れ時間Ｄｔ２を経過しているか否かが判定される。即ち、気筒２内に予混合燃焼に適した量のＥＧＲガス量が供給されている状態となっているか否かが判定される。所定時間Ｄｔ２が経過していると判定されるとＳ１０７へ進み、所定時間Ｄｔ２が経過していないと判定されるとＳ５０５以降の処理が再び行われる。
【０１０２】
本制御によると、内燃機関１の所定の運転条件に基づいて主噴射値遅角制御と主噴射進角制御のいずれかを行うことで、燃焼切替時の過早着火の発生を抑制し、より円滑な燃焼切替を実現し得る。尚、本制御において、主にＳ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０５の処理が本発明における燃料噴射制御手段に相当し、主にＳ５０３、Ｓ５０４、Ｓ５０６、Ｓ５０７、Ｓ１０７の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【０１０３】
また、本実施例においては、主噴射遅角制御と主噴射進角制御とのいずれかを行うとの判断を、内燃機関１の機関回転速度に基づいて行ったが、内燃機関１の燃焼の安定性に関するパラメータであればいずれのパラメータでもよい。
【０１０４】
例えば、該パラメータとしてエアフローメータ９によって検出される吸気管８を流れる吸入空気量を利用してもよい。吸入空気量が少ないときは燃焼状態は比較的安定し、多くなるに従い燃焼状態の安定性が悪化する。そこで、吸入空気量が基準となる吸入空気量以下であるときは主噴射遅角制御を行い、吸入空気量が基準となる吸入空気量を超えるとき
は主噴射進角制御を行うようにしてもよい。
【０１０５】
また、該パラメータとして気筒内圧力センサ２７によって検出される気筒内圧力を利用してもよい。気筒内圧力が低いときは燃焼状態は比較的安定し、高くなるに従い燃焼状態の安定性が悪化する。そこで、気筒内圧力が基準となる気筒内圧力以下であるときは主噴射遅角制御を行い、気筒内圧力が基準となる気筒内圧力を超えるときは主噴射進角制御を行うようにしてもよい。
【０１０６】
また、該パラメータとして燃料噴射弁３からの燃料噴射量を利用してもよい。燃料噴射量が少ないときは燃焼状態は比較的安定し、多くなるに従い燃焼状態の安定性が悪化する。そこで、燃料噴射量が基準となる燃料噴射量以下であるときは主噴射遅角制御を行い、燃料噴射量が基準となる燃料噴射量を超えるときは主噴射進角制御を行うようにしてもよい。
【実施例６】
【０１０７】
次に、図１に示す内燃機関１において通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図１２に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【０１０８】
Ｓ６０１では、内燃機関１においてフューエルカットが行われているか否か、即ち内燃機関１が燃料噴射弁３からの燃料噴射が中断されている状態にあるか否かが判定される。内燃機関１においてフューエルカットが行われていると判定されるとＳ６０２へ進み、内燃機関１においてフューエルカットが行われていないと判定されると本制御を終了する。
【０１０９】
Ｓ６０２では、内燃機関１において加速が開始されたか否かが判定される。即ち、フューエルカット中で燃料噴射弁３からの燃料噴射が中断されている状態から、燃料噴射を開始すべき状態となっているか否かが判定される。ここで、フューエルカット状態にあった内燃機関１において燃料噴射を開始することは、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属することになることを意味する。Ｓ６０２では、内燃機関１において加速が開始されたと判定されるとＳ６０３へ進み、内燃機関１において加速は開始されていないと判定されると本制御を終了する。
【０１１０】
Ｓ６０３では、上述したＳ１０３と同様にＥＧＲ弁２４の開度を予混合燃焼開度に調整する。Ｓ６０３の処理が終了すると、Ｓ６０４へ進む。
【０１１１】
Ｓ６０４では、所定期間、主噴射遅角制御を行う。主噴射遅角制御によって、上述したＳ５０２と同様に、図１０（ｂ）に示す燃料噴射が行われる。ここで、所定期間は、予めＥＣＵ２０内に格納されている値であり、予混合燃焼が行われるまでの過渡的な状態において主噴射遅角制御による燃料噴射を行う期間である。Ｓ６０４の処理が終了すると、Ｓ６０５へ進む。
【０１１２】
Ｓ６０５では、上述したＳ１０７と同様に、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期を、通常燃焼における噴射時期、即ち圧縮行程上死点近傍での噴射時期から予混合燃焼噴射時期に切り替えることで、内燃機関１で行われる燃焼を通常燃焼から予混合燃焼へと切り替える。Ｓ６０５の処理後、本制御を終了する。
【０１１３】
本制御によると、燃料噴射が停止されている状態から燃料噴射が開始されるとき、主噴射遅角制御を行うことで、燃焼切替時の過早着火の発生を抑制し、より円滑な燃焼切替を実現し得る。尚、本制御において、主にＳ６０４の処理が本発明における主噴射遅角制御手段に相当し、主にＳ６０５の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムが適用される圧縮着火内燃機関の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムに用いられる二段過給機の概略構成を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、圧縮着火内燃機関の運転状態とそこで行われる燃焼との関係を表す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第１のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第２のフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第３のフローチャートである。
【図７】本発明の第４の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第４のフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、気筒内圧力の推移を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第５のフローチャートである。
【図１０】本発明の第５の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて行われる主噴射遅角制御による燃料噴射を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて行われる主噴射進角制御による燃料噴射を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼を切り替える際に行われる燃焼切替制御に関する第６のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１・・・・圧縮着火内燃機関（内燃機関）
７・・・・吸気枝管
８・・・・吸気管
９・・・・エアフローメータ
１２・・・・排気枝管
１６・・・・可変容量型遠心過給機
１６ａ・・・・高圧側過給機
１６ｂ・・・・低圧側過給機
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・ＥＧＲ装置
２２・・・・ＥＧＲ通路
２３・・・・ＥＧＲクーラ
２５・・・・クランクポジションセンサ
２６・・・・アクセル開度センサ
２７・・・・気筒内圧力センサ
【図１】
2005299572.tif 000003
【図２】
2005299572.tif 000004
【図３】
2005299572.tif 000005
【図４】
2005299572.tif 000006
【図５】
2005299572.tif 000007
【図６】
2005299572.tif 000008
【図７】
2005299572.tif 000009
【図８】
2005299572.tif 000010
【図９】
2005299572.tif 000011
【図１０】
2005299572.tif 000012
【図１１】
2005299572.tif 000013
【図１２】
2005299572.tif 000014